CN105492937B - 线栅装置 - Google Patents

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Abstract

用一个元件简易地实现在太赫兹波带中用强度透射率表示的约10‑6等级的消光比。通过层叠多片由矩形聚合物薄膜(11)构成的薄膜基板(10)而构成，所述矩形聚合物薄膜(11)在一个面的大致中央形成有细长矩形的金属薄板(12)。通过将金属薄板(12)的宽度a设为约1.0mm，将金属薄板(12)的长度l设为约12.0mm～约30mm，将薄膜基板(10)的厚度d设为约0.5μm～约50μm，能够用一个元件简易地实现在太赫兹波带中用强度透射率表示的约10‑6等级的消光比。

Description

线栅装置
技术领域
本发明涉及主要用于太赫兹电磁波的起偏或检偏等的线栅装置。
背景技术
太赫兹电磁波是频率为0.1～10THz(波长为30μm～3000μm)的电磁波，波长与远红外～毫米波区域大致一致。由于太赫兹电磁波存在于由“光”与“毫米波”夹着的频率区域，所以一并具有与光同样地以高空间分辨率区分物体的能力、与毫米波同样的透射物质的能力。太赫兹波带为此前未开拓电磁波，但正在研究应用到发挥了该频带的电磁波的特征的时域分光、利用成像和体层摄影的材料的表征等方面。当使用太赫兹电磁波时，由于兼备物质透射性和直进性，所以能够进行代替X射线的安全且革新性的成像，能够进行数百Gbps级的超高速无线通信。
以往，提出了主要在太赫兹电磁波的起偏或检偏等中使用线栅，正在朝向该线栅的实现而推进研究。
以往的自立(self-supported)型线栅的一例是以逐条设定的间隔平行地排列直径5μm～50μm左右的金属细线，并用粘结剂贴附于金属框而制作。该自立型线栅的可应用频率具有局限性，且可应用于大约1.5THz以上的太赫兹电磁波的偏振器的构造的部件为微细的结构，所以实现较困难。
在专利文献1中公开了可应用于太赫兹波带的偏振器的线栅用金属板，在图14中示出表示该线栅用金属板101的结构的俯视图，在图15中示出线栅用金属板101的局部放大俯视图，在图16A中示出进一步放大表示图15的一部分的俯视图，在图16B中示出在其A-A线切断的剖视图。
线栅用金属板101设为例如直径20mm～100mm左右的镍的圆板形状，如图14～图16B所示，具有在纵向上呈条状(细线状)延伸的多个纵条部111和与各纵条部111大致正交的至少一个横条部112，纵条部111和横条部112各自的两端部与圆形或矩形的凸缘部113连接。
纵条部111的宽度(线宽度)、间隔是决定线栅用金属板101的性能的参数，根据应用的光的频率而确定。而且，线栅用金属板101能够设为也可应用于1.5THz以上的太赫兹电磁波的构造，纵条部111的宽度Wa能够设为1.5μm～50μm。
在线栅用金属板101中，横条部112设为至少预定宽度以上且纵条部111的宽度以上的宽度。由此，能够制造宽度Wa为1.5μm～50μm的细线构造的纵条部111。另外，线栅用金属板101的板厚需要考虑从基板剥离等情况下的物理强度、透射光特性的劣化而确定，板厚设为10μm。
此外，虽然纵条部111的宽度Wa作为决定线栅用金属板101的性能的参数而唯一地确定，但横条部112的宽度Wb、间隔(个数)等主要根据确保线栅用金属板101的强度的观点来确定。因此，横条部112的宽度Wb形成为纵条部111的宽度以上的宽度。具体而言，将纵条部111的宽度Wa设为1.5μm～50μm，将横条部112形成为15μm以上且比纵条部111宽度宽。
在图17中示出使用了纵条部111的宽度Wa设为20μm，纵条部111的间隔设为60μm，横条部112的宽度Wb设为20μm，横条部112的间隔设为5mm，厚度设为50μm的线栅用金属板101的情况下的特性。根据图17所示的透射配置的特性曲线α2、阻止配置的特性曲线β2可知，相对于频率0.1～1.5THz的太赫兹光作为偏振器工作。在该情况下，在太赫兹光的电场的振幅方向与作为纵条部111的延伸方向的纵向正交的情况下成为透射配置，在太赫兹光的电场的振幅方向为作为纵条部111的延伸方向的纵向的情况下成为阻止配置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5141320号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，作为用于太赫兹电磁波的起偏或检偏等的线栅装置的消光比，要求用强度透射率表示的约10-6等级的特性，但在专利文献1所述的线栅用金属板101中，不能够达成这样高的消光比。
因此，本发明的目的在于提供一种能够用一个元件简易地实现在以往的线栅装置中不可能实现的用强度透射率表示的约10-6等级的消光比的线栅装置。
用于解决问题的手段
为了达成上述目的，本发明的线栅装置的最主要特征在于，通过层叠多片由矩形薄膜构成的薄膜基板而构成，所述矩形薄膜在一个面上形成有细长矩形的金属薄板，在层叠了多片所述薄膜基板的状态下，所述金属薄板相互重叠地进行配置，由形成于各薄膜基板的所述金属薄板构成平行平板，通过所述平行平板构成作为太赫兹光的偏振器工作的线栅。
发明的效果
本发明的线栅装置具备通过层叠多片由矩形薄膜构成的薄膜基板而构成的、作为太赫兹光的偏振器工作的线栅，所述矩形薄膜在一个面上形成有细长矩形的金属薄板。在该情况下，构成线栅的设为平行平板的金属薄板12的间隔是决定线栅装置2的性能的参数，该间隔由薄膜基板10的厚度唯一地决定。即，本发明的线栅装置在大量生产的情况下也能够使上述间隔稳定并保持为一定的值，能够提高线栅装置2的成品率。另外，通过仅变更薄膜基板的厚度，能够变更线栅装置的性能。此外，通过将金属薄板的宽度a设为约1.0mm，将金属薄板的长度l设为约12.0mm，将薄膜基板的厚度d设为约0.5μm～约50μm，能够用一个元件简易地实现在太赫兹波带中用强度透射率表示的约10-6等级的消光比。
附图说明
图1A是表示本发明第一实施例的线栅装置的结构的立体图。
图1B是表示本发明第一实施例的线栅装置的结构的局部放大图。
图1C是表示本发明第一实施例的线栅装置的各部的尺寸的例子的图表。
图2是表示本发明第一实施例的线栅装置的解析模型的图。
图3A是表示本发明第一实施例的线栅装置的解析模型的解析结果的图。
图3B是表示本发明第一实施例的线栅装置的解析模型的解析结果的图。
图3C是表示本发明第一实施例的线栅装置的解析模型的解析结果的图。
图4A是表示本发明第二实施例的线栅装置的结构的立体图。
图4B是表示本发明第二实施例的线栅装置的薄膜基板的结构的立体图。
图4C是表示本发明第二实施例的线栅装置的各部的尺寸的例子的图表。
图5是表示本发明第二实施例的线栅装置的解析模型的图。
图6是表示本发明第二实施例的线栅装置的解析模型的解析结果的图。
图7是表示本发明第二实施例的线栅装置的解析模型的另一解析结果的图。
图8A是表示本发明第三实施例的线栅装置的结构的主视图。
图8B是表示本发明第三实施例的线栅装置的结构的俯视图。
图9是表示本发明第三实施例的线栅装置的结构的分解装配图。
图10A是表示本发明第三实施例的线栅装置中的薄膜基板的结构的俯视图。
图10B是表示本发明第三实施例的线栅装置中的薄膜基板层叠体的结构的立体图。
图11A是表示本发明第三实施例的线栅装置中的基台的结构的俯视图。
图11B是表示本发明第三实施例的线栅装置中的基台的结构的主视图。
图12A是表示本发明第三实施例的线栅装置中的按压板的结构的俯视图。
图12B是表示本发明第三实施例的线栅装置中的按压板的结构的主视图。
图13A是表示本发明第三实施例的线栅装置的解析结果的图。
图13B是表示本发明第三实施例的线栅装置的解析结果的图。
图14是表示以往的线栅用金属板的结构的立体图。
图15是表示以往的线栅用金属板的结构的局部放大俯视图。
图16A是表示以往的线栅用金属板的结构的另一局部放大俯视图。
图16B是在A-A线切断而成的表示以往的线栅用金属板的结构的另一局部剖视图。
图17是表示以往的线栅用金属板的特性的图。
具体实施方式
在图1A中示出表示本发明第一实施例的线栅装置1的结构的立体图，在图1B中示出其局部放大图，在图1C中示出表示第一实施例的线栅装置1的各部的尺寸的例子的图表。
如图1A、图1B所示，本发明第一实施例的线栅装置1由设为具有预定纵深的长方体状的导电性框体1a和在框体1a的纵向上以贯通框体1a的方式形成有多个的缝隙1b构成。框体1a为金属等制而设为具有导电性，框体1a的纵深设为a。多个缝隙1b的纵向长度设为l(小写的L)，缝隙1b配置成相互平行。利用缝隙1b间的框体1a的区域形成栅(grid)1c。缝隙1b的宽度设为d，栅1c的宽度设为w。在第一实施例的线栅装置1中，通过在框体1a上形成多个缝隙1b，形成设为平行平板的多个栅1c，并作为线栅装置发挥功能。此外，l也是栅1c的长度，也设为线栅装置1的开口的尺寸。
接着，在图2中示出用于解析第一实施例的线栅装置1的透射率和消光比的解析模型。
入射到第一实施例的线栅装置1中的在z轴方向上行进的太赫兹光入射到形成有缝隙1b的框体1a，并通过形成在设为纵深a的框体1a上的栅1c间并出射。将其模型化而成的模型为图2所示的解析模型，由假想了入射前的框体1a前方的区域而成的周期边界壁1e的区域、用台阶构造#1与周期边界壁1e连结的以间隔d对置并且设为纵深a的电气壁1d的区域以及假想了用台阶构造#2与该区域连结的框体1a后方的区域而成的周期边界壁1e的区域构成。此外，由于电气壁1d由设为纵深a、宽度w的栅1c构成，所以台阶构造#1、#2的台阶高度成为栅1c的宽度w的1/2即w/2。
对于第一个台阶构造#1和第二个台阶构造#2，保持距离a连接散射矩阵S1，并利用模式匹配法解析连接了周期边界壁1e和电气壁1d的高度w/2的台阶。在利用模式匹配法的解析中，分割为具有已知特性的区间，通过计算求出各区间的连接部的区域中的场，并计算整体的响应。以下说明第一实施例的线栅装置1的模式匹配法的解析。
入射波为TM模式(Transverse Magnetic mode)，磁场H(矢量)的入射波Hi y、反射波Hr y、透射波Ht y设为：
。在这里，Im、In、Il表示基函数，并表示为
Im＝cos(mπx/d) (4)
In＝cos(2nπx/px) (5)
Il＝cos(2lπx/px) (6)
。进一步，为：
。Am、Bn、Cl表示激励函数。电场E(矢量)由磁场H(矢量)唯一地决定，在开口面上建立电场与磁场的边界条件。为了加权而将三种基函数Im、In、Il与边界条件分别相乘，在边界面上积分，导出行列式。通过解该行列式而求出激励函数Am、Bn、Cl。
第一个台阶构造#1的散射矩阵能够利用激励函数Am、Bn、Cl导出，并通过以距离(纵深)a与第二个台阶构造#2的散射矩阵连接，求出入射了在图1A所示的线栅装置1的整体构造中的TM模式的太赫兹光时的透射、反射特性。另外，消光比能够考虑TE模式(TransverseElectroMagnetic mode)的传播常数而求出。这是由于，在太赫兹光的电场的振幅方向与作为栅1c的延伸方向的纵向正交(TM模式)的情况下成为透射配置，在太赫兹光的电场的振幅方向为作为栅1c的延伸方向的纵向(TE模式)的情况下成为阻止配置。
在第一实施例的线栅装置1中，将缝隙1b的宽度d设为约50μm，将框体的纵深a设为约2.0mm，将缝隙1b的长度l设为约18mm这样的图1C所示的尺寸，并将栅1c的宽度w设为约20μm、约30μm、约50μm，用图2所示的解析模型，进行使0.1THz～2.98THz的频率的太赫兹光入射到第一实施例的线栅装置1中的时候的解析，并将其解析结果的图表示在图3A、图3B、图3C中。在这些图中，横轴设为0.1THz～2.98THz的频率，纵轴设为用百分率表示的Transmission Power[％](以下称为“透射电力％”)或用强度透射率表示的消光比(Extinction Ratio)。在入射的太赫兹光的电场的振幅方向与作为栅1c的纵向的y轴方向正交的情况下，成为透射配置，其透射电力％用实线表示，在太赫兹光的电场的振幅方向与作为栅1c的纵向的y轴方向平行的情况下，成为阻止配置，其消光比用虚线表示。图3A是栅1c的宽度w约为20μm时的解析结果，参照该图，随着频率从0.1THz升高到2.98THz，透射配置的透射电力％上下振荡，得到了约85％以上的良好的透射电力％。另外，关于阻止配置的消光比，在0.1THz～2.98THz下，得到了成为10-12以下的良好的消光比。图3B是栅1c的宽度w约为30μm时的解析结果，参照该图，随着频率从0.1THz升高到2.98THz，透射配置的透射特性上下振荡，得到了约70％以上的良好的透射电力％。另外，关于阻止配置的消光比，在0.1THz～2.98THz下，得到了成为10-12以下的良好的消光比。图3C是栅1c的宽度w约为50μm时的解析结果，参照该图，随着频率从0.1THz升高到2.98THz，透射配置的透射电力％上下振荡，到约1.50THz为止，得到了约60％以上的良好的透射电力％，当超过1.5THz时，虽然透射电力％逐渐下降，但得到了20％以上的透射电力％。另外，关于阻止配置的消光比，在0.1THz～2.98THz下，得到了成为10-12以下的良好的消光比。这样，可知，随着栅1c的宽度w变窄，透射电力％提高，栅1c的宽度w优选设为约50μm以下。这样，可知，在第一实施例的线栅装置1中，当设为上述参数值时，由于在相对于频率0.1～2.98THz的太赫兹光的图3A～图3C所示的透射配置的透射电力％、阻止配置的消光比(强度透射率)中，透射电力％的最差值为20％，但此时的消光比成为10-12以下，所以作为以往相对于频率0.1～2.98THz的太赫兹光不能够得到的良好特性的偏振器工作。
在图4A中示出表示本发明第二实施例的线栅装置2的结构的立体图，在图4B中示出表示本发明第二实施例的线栅装置2的薄膜基板10的结构的立体图，在图4C中示出表示本发明第二实施例的线栅装置2的各部的尺寸的例子的图表。
如图4A、图4B所示，本发明第二实施例的线栅装置2通过层叠多片薄膜基板10a、10b、10c、10d、10e…而构成，所述薄膜基板由在一个面的大致中央形成有细长矩形金属薄板12的矩形聚合物薄膜11构成。聚合物薄膜11例如设为在太赫兹波带下低损耗的环烯聚合物薄膜，厚度设为d。金属薄板12蒸镀或粘附在聚合物薄膜11的一个面上，通过对成膜于聚合物薄膜11的整个面上的Cu金属薄膜进行蚀刻而形成。金属薄板12的长度设为l(小写的L)，宽度设为a，厚度设为t，在聚合物薄膜11的大致中央配置有金属薄板12。在该情况下，从聚合物薄膜11的长边到金属薄板12的长边的长度两边都设为b。此外，聚合物薄膜11的厚度d成为薄膜基板10的厚度d。
如图4A所示，将多片薄膜基板10a、10b、10c、10d、10e、…层叠而构成第二实施例的线栅装置2，多片薄膜基板10a～10e、…分别设为与图4B所示的薄膜基板10相同的结构。另外，在层叠多片薄膜基板10a～10e、…时，形成于各薄膜基板10a～10e的金属薄板12相互重叠地进行配置。在该情况下，相邻的金属薄板12间的间隔成为聚合物薄膜11的厚度d。由此，上下重叠的多片金属薄板12构成平行平板，能够构成线栅。在该情况下，设为平行平板的金属薄板12的间隔是决定线栅装置2的性能的参数，该间隔由薄膜基板10的厚度唯一地决定。即，第二实施例的线栅装置2在大量生产的情况下也能够使上述间隔稳定并保持为一定的值，能够提高线栅装置2的成品率。
在这里，在图4C中示出第二实施例的线栅装置2的各部的尺寸的例子。如图4C所示的图表，金属薄板12的宽度a设为约1.0mm，厚度t设为约0.5μm，长度l设为约12.0mm。另外，从聚合物薄膜11的长边到金属薄板12的长边的长度b设为约2.0mm，聚合物薄膜11的厚度d设为约50μm。此外，层叠薄膜基板10的片数设为如下的片数：层叠了薄膜基板10而成的尺寸成为线栅装置1所需要的开口的高度的尺寸。
接着，在图5中示出用于解析第二实施例的线栅装置2的透射率和消光比的解析模型。
入射到第二实施例的线栅装置2中的在z轴方向上行进的太赫兹光首先入射到聚合物薄膜11，当通过聚合物薄膜11长度b时，到达金属薄板12。接着，当通过设为宽度a的金属薄板12之间时，再次到达聚合物薄膜11，当通过聚合物薄膜11长度b时出射。将其模型化而成的模型为图5所示的解析模型，由假想了聚合物薄膜11的区域而成的长度b的周期边界壁15的区域A、呈台阶状地与周期边界壁15的区域A连结的以间隔d对置并且宽度(长度)设为a的电气壁16a的区域B以及假想了呈台阶状地与该区域B连结的聚合物薄膜11的区域而成的长度b的周期边界壁17的区域C构成。此外，由于区域B相当于由宽度a、厚度t并以间隔d对置的金属薄板12构成的区域，所以连接了区域A和区域B的台阶的台阶高度成为金属薄板12的厚度t的1/2即t/2，并且连接了区域B和区域C的台阶的台阶高度也成为t/2。
在区域A中连接散射矩阵S2，并利用模式匹配法解析连接了区域A和区域B的高度t/2的台阶。在区域B中连接散射矩阵s3，并利用模式匹配法解析连接了区域B和区域C的高度t/2的台阶。而且，在区域C中连接散射矩阵S3。关于模式匹配法的解析，由于与第一实施例的线栅装置1的解析同样地进行，所以省略其说明。
在第二实施例的线栅装置2中，将金属薄板12的宽度a、长度l以及厚度t和薄膜基板10的厚度d设为上述图4C所示的尺寸，将聚合物薄膜11的复折射率设为1.53+j0.0064，用图5所示的解析模型，进行将长度b设为约0mm、约1.0mm、约2.0mm、约3.0mm时的、使0.1THz～1.92THz的频率的太赫兹光入射到第二实施例的线栅装置2时的解析，并将其解析结果的图表示出在图6中。在图6中，横轴设为0.1THz～1.92THz的频率，纵轴设为透射电力％(Transmission Power[％])或用强度透射率表示的消光比(Extinction Ratio)。在入射的太赫兹光的电场的振幅方向与作为金属薄板12构成的线栅的纵向的y轴方向正交(TM模式)的情况下，成为透射配置，其透射电力％用实线表示，在太赫兹光的电场的振幅方向与作为金属薄板12构成的栅的纵向的y轴方向平行(TE模式)的情况下，成为阻止配置，其消光比用虚线表示。参照图6，随着频率从0.1THz升高，透射配置的透射电力％一边上下稍微振动一边逐渐下降。此时，长度b为0mm时，透射电力％成为最良好，在0.1THz～1.92THz下得到约94％～约40％的透射电力％，在约1.0mm时，在0.1THz～1.92THz下得到约83％～约10％的透射电力％，在约2.0mm时，在0.1THz～1.92THz下得到约78％～约2％的透射电力％，在约3.0mm时，在0.1THz～1.92THz下得到约70％～约1％的透射电力％，随着长度b变长，透射电力％劣化。这可认为是由于随着长度b变长，薄膜基板10的衰减变大。另外，关于阻止配置的消光比，在0.1THz～1.92THz下，得到了10-12以下的良好的消光比，即使长度b从0mm变化到3.0mm，消光比也大致相同。
另外，在第二实施例的线栅装置2中，将金属薄板12的宽度a、长度l和薄膜基板10的厚度d、长度b设为图4C所示的尺寸，将聚合物薄膜11的复折射率设为1.53+j0.0064，用图5所示的解析模型，进行将金属薄板12的厚度t设为约0.5μm、约10μm、约50μm时的、使0.1THz～1.92THz的频率的太赫兹光入射到第二实施例的线栅装置2时的解析，并将其解析结果的图表示出在图7中。在图7中，横轴设为0.1THz～1.92THz的频率，纵轴设为透射电力％(Transmission Power[％])或用强度透射率表示的消光比(Extinction Ratio)。透射配置的透射电力％用实线表示，阻止配置的消光比用虚线表示。参照图7，随着频率从0.1THz升高，透射配置的透射电力％一边上下稍微振动一边逐渐下降。此时，在厚度t为约0.5μm时，在0.1THz～1.92THz下得到约94％～约42％的透射电力％，在厚度t为约10μm时，在0.1THz～1.92THz下得到约94％～约38％的透射电力％，在约50μm时，在0.1THz～1.92THz下得到约94％～约19％的透射电力％，但在每预定间隔的频率下，透射电力％劣化。另外，关于阻止配置的消光比，在0.1THz～1.92THz下，得到了强度透射率为10-12以下的良好的消光比，即使厚度t从0.5μm变化到50μm，消光比也大致相同。
这样，可知，在第二实施例的线栅装置2中，当设为上述参数值时，由于在相对于频率0.1～1.92THz的太赫兹光的图6、7所示的透射配置的透射电力％、阻止配置的消光比(强度透射率)中，透射电力％的最差值为1％，但此时的消光比成为10-12以下，所以作为以往相对于频率0.1～1.92THz的太赫兹光不能够得到的良好特性的偏振器工作。
接着，在图8A或图12B中示出本发明第三实施例的线栅装置3的结构。图8A、图8B是表示第三实施例的线栅装置3的结构的主视图和俯视图，图9是表示第三实施例的线栅装置3的结构的分解装配图，图10A、图10B是表示第三实施例的线栅装置3中的薄膜基板和薄膜基板层叠体的结构的立体图，图11A、图11B是表示第三实施例的线栅装置3中的基台的结构的俯视图和主视图，图12A、图12B是表示第三实施例的线栅装置3中的按压板的结构的俯视图和主视图。
如这些图所示，第三实施例的线栅装置3具备基台50、层叠了多片薄膜基板20而成的薄膜基板层叠体30以及按压板40。图11A、图11B所示的基台50设为铝合金等金属制，并具备：设为矩形的横长平板状的底部51、在底部51的上表面上以预定高度从除去一个角落之外的其他三个角落竖立设置的第一立设柱52、第二立设柱53以及第三立设柱54。第一立设柱52～第三立设柱54的截面设为横长的矩形，在面向基台50的中心的角部形成R部而带有圆角。另外，在底部51上形成有四个螺钉孔55。
另外，图12A、图12B所示的按压板40设为铝合金等金属制，并具备横长的矩形平板状的平板部41，在平板部41的除去一个角落之外的其他三个角落中形成有设为与第一立设柱52～第三立设柱54的截面形状分别大致相同的形状的第一切口部42、第二切口部43以及第三切口部44。在将按压板40与基台50组合时，第一立设柱52～第三立设柱54分别与第一切口部42～第三切口部44嵌合。另外，在平板部41上，在与设置于基台50的螺钉孔55相同的位置形成有四个插通孔46。此外，在四个插通孔46中实施了锪孔加工。
第三实施例的线栅装置3中的薄膜基板20由外形形状设为大致与按压板40相同的外形形状的聚合物薄膜21和设置在聚合物薄膜21上的横向细长的金属薄板22构成。聚合物薄膜21设为横长的矩形平板状，在两侧形成有安装部21b和安装部21c，在安装部21b与安装部21c之间形成矩形切口部26，保持金属薄板22的横向细长的保持部21a形成在中央部的一侧。在与第一立设柱52～第三立设柱54的位置对应的安装部21b的一个角落和安装部21c的两个角落，分别形成有设为与第一立设柱52～第三立设柱54的截面形状相同的形状的第一切口部23、第二切口部24以及第三切口部25。在保持部21a的一个面上，通过蒸镀或粘附设为横长的矩形的金属薄板22，或对成膜于聚合物薄膜21的一个面上的Cu金属薄膜进行蚀刻而形成。金属薄板22的长度设为l(小写的L)，宽度设为a，厚度设为t。在该情况下，从保持部21a的缘部到金属薄板22的长边的长度两侧都设为b。另外，在安装部21b和安装部21c上，在与形成于基台50的四个螺钉孔55对应的位置形成有四个孔部27。此外，聚合物薄膜21的厚度设为d。
如图10B所示，一边对这种结构的薄膜基板20进行位置匹配，一边层叠多片而构成薄膜基板层叠体30。图10B所示的薄膜基板20a、20b、20c、20d、20e、20f设为与图10A所示的薄膜基板20相同的结构。在图10B中，薄膜基板层叠体30由6片薄膜基板20a～20f构成，图10B为示意地表示的图，实际上层叠了数十片以上的薄膜基板20而构成薄膜基板层叠体30。而且，在薄膜基板层叠体30中，形成于薄膜基板20a～20f的金属薄板22a～22f在相同的位置重叠，并且相邻的金属薄板22间的间隔成为聚合物薄膜21的厚度d。由此，上下重叠的多片金属薄板22构成平行平板，并构成线栅。
如图9所示，将按这种方式构成的薄膜基板层叠体30配置在基台50上并收纳在基台50内。在收纳时，基台50的第一立设柱52～第三立设柱54分别与薄膜基板层叠体30中的各薄膜基板20的第一切口部23～第三切口部25嵌合，薄膜基板层叠体30中的各薄膜基板20被相对于基台50位置匹配并收纳。另外，薄膜基板层叠体30中的各薄膜基板20的四个孔部27与基台50的四个螺钉孔55位置匹配。
在将薄膜基板层叠体30收纳于基台50后，在基台50上配置按压板40并载置在收纳于基台50的薄膜基板层叠体30上。此时，基台50的第一立设柱52～第三立设柱54分别与按压板40的第一切口部42～第三切口部44嵌合而按压板40相对于基台50位置匹配。另外，按压板40的四个插通孔46与薄膜基板层叠体30中的各薄膜基板20的四个孔部27和基台50的四个螺钉孔55位置匹配。
因此，将安装螺钉60插通按压板40的四个插通孔46，将贯通了薄膜基板层叠体30中的各薄膜基板20的孔部27的4根安装螺钉60分别与基台50的螺钉孔55螺纹接合。由此，薄膜基板20彼此紧贴而组装图8A、图8B所示的第三实施例的线栅装置3。在第三实施例的线栅装置3中，利用按压板40的平板部41压接形成有金属薄板22的薄膜基板20的保持部21a而稳定地保持金属薄板22间的间隔。另外，如图8A所示，能够理解薄膜基板层叠体30中的各薄膜基板20的金属薄板22上下平行地配置而构成线栅的样子。在该情况下，设为平行平板的金属薄板22的间隔是决定线栅装置3的性能的参数，该间隔由薄膜基板20的厚度唯一地决定。即，在第三实施例的线栅装置3中，由于在用4根安装螺钉60固着的基台50与按压板40之间夹持了具备设为平行平板的金属薄板22的薄膜基板层叠体30，所以设为平行平板的金属薄板22间的间隔非常稳定化，在大量生产的情况下也能够使上述间隔稳定并保持为一定的值，并能够提高线栅装置3的成品率。此外，4根安装螺钉60设为沉头螺钉，头部保持在按压板40的四个经锪孔加工的插通孔46内，通过将安装螺钉60螺纹接合，基台50、薄膜基板层叠体30以及按压板40被位置匹配而固着。
第三实施例的线栅装置3的透射率和消光比能够使用图5所示的解析模型来解析。在第三实施例的线栅装置3中，在图13A中示出在将金属薄板22的宽度a设为约1.0mm，将长度l设为约30.0mm，将厚度t设为约0.5μm，将薄膜基板20的厚度d设为约50μm，将长度b设为约0mm，将聚合物薄膜21的复折射率设为1.53+j0.0064的情况下的使用图5所示的解析模型解析得到的解析结果、实验结果的图表。在图13A中，横轴设为0.1THz～1.92THz的频率，纵轴设为TM模式时的透射电力％(Transmission power of TM mode[％])或用强度透射率表示的消光比(Extinction Ratio)。在图13A中用虚线示出的解析结果是入射的太赫兹光的电场的振幅方向与y轴方向正交的透射配置的情况下的解析结果，所述y轴方向是由金属薄板22构成的线栅的纵向。参照该透射配置的解析结果的透射电力％，随着频率从0.1THz升高，一边上下稍微振动一边下降，在0.1THz～1.92THz下得到约94％～40％的透射电力％。
另外，用上层的实线表示在入射的太赫兹光为TM模式且电场的振幅方向与y轴方向正交的情况下(透射配置)的透射电力％的实验结果(Measurement results)，所述y轴方向是由金属薄板22构成的线栅的纵向。参照该实验结果，可知，虽然随着频率从0.1THz升高一边最大以30％的宽度上下振动一边稍微逐渐下降，但在0.1THz～1.92THz下得到约100％～60％的透射电力％，虽然与解析结果的透射电力％近似，但得到了更良好的透射电力％。
进一步，用下层的实线表示在入射的太赫兹光为TE模式且电场的振幅方向与y轴方向平行的情况下(阻止配置)的消光比的实验结果(Measurement results)，所述y轴方向是由金属薄板22构成的线栅的纵向。参照该实验结果，可知，如果频率为0.1THz则消光比约为10-4左右，当升高到约0.75THz附近时，消光比成为约10-7以下并逐渐提高，如果超出0.5THz附近并到1.92THz则得到了大致10-6左右的消光比。
这样，可知，在第三实施例的线栅装置3中，当设为上述参数值时，由于在相对于频率0.1～1.92THz的太赫兹光的图13A所示的透射配置的透射电力％、阻止配置的消光比(强度透射率)中，透射电力％的最差值能够得到60％这样良好的值，并且此时的消光比得到10-4以下，所以作为以往相对于频率0.1～1.92THz的太赫兹光不能够得到的良好特性的偏振器工作。
另外，在第三实施例的线栅装置3中，在图13B中示出在将金属薄板22的宽度a设为约1.0mm，将长度l设为约12.0mm，将厚度t设为约0.5μm，将薄膜基板20的厚度d设为约50μm，将长度b设为约2.0mm，将聚合物薄膜21的复折射率设为1.53+j0.0064的情况下的使用图5所示的解析模型解析得到的解析结果、实验结果的图表。在图13B中，也是横轴设为0.1THz～1.92THz的频率，纵轴设为TM模式时的透射电力％(Transmission power of TM mode[％])或用强度透射率表示的消光比(Extinction Ratio)。在图13B中用虚线示出的解析结果是入射的太赫兹光的电场的振幅方向与y轴方向正交的透射配置的情况下的解析结果，所述y轴方向是由金属薄板22构成的线栅的纵向。参照该透射配置的解析结果的透射电力％，随着频率从0.1THz升高，一边上下稍微振动一边下降，在0.1THz～1.92THz下得到约78％～约2％的透射电力％。
另外，用左箭头所示的实线表示在入射的太赫兹光为TM模式且电场的振幅方向与y轴方向正交的情况下(透射配置)的透射电力％的实验结果(Measurement results)，所述y轴方向是由金属薄板22构成的线栅的纵向。参照该实验结果，可知，虽然随着频率从0.1THz升高一边稍微振动一边逐渐下降，但在0.1THz～1.92THz下得到约80％～2％的透射电力％，虽然与解析结果的透射电力％近似，但得到了更良好的透射电力％。
进一步，用右箭头所示的实线表示在入射的太赫兹光为TE模式且电场的振幅方向与y轴方向平行的情况下(阻止配置)的消光比的实验结果(Measurement results)，所述y轴方向是由金属薄板22构成的线栅的纵向。参照该实验结果，可知，如果频率为0.1THz则消光比约为10-4左右，当升高到约1.15THz附近时，消光比成为约10-7等级并逐渐提高，如果超出1.15THz附近并到1.92THz则得到了大致10-5至10-6左右的消光比。
这样，可知，在第三实施例的线栅装置3中，当设为上述参数值时，由于在相对于频率0.1～1.92THz的太赫兹光的图13B所示的透射配置的透射电力％、阻止配置的消光比(强度透射率)中，透射电力％的最差值为2％，但此时的消光比能够得到10-4左右，所以作为以往相对于频率0.1～1.92THz的太赫兹光不能够得到的良好特性的偏振器工作。
工业实用性
在以上说明的本发明的线栅装置中，在太赫兹波带中，能够得到良好的透射率，并且能够得到约10-6等级这样的高消光比。另外，在第二、三实施例的线栅装置中，层叠薄膜基板的片数设为如下片数：层叠薄膜基板的尺寸成为线栅装置所需要的开口的高度的尺寸。进一步，在将第二、三实施例的线栅装置应用于太赫兹波带时，优选将金属薄板的宽度设为约1.0mm，将金属薄板的长度设为约12.0mm～约30mm，将薄膜基板的厚度d设为约0.5μm～约50μm。
在该情况下，构成第二、三实施例的线栅装置中的线栅的设为平行平板的金属薄板的间隔是决定线栅装置的性能的参数，但该间隔由薄膜基板的厚度唯一地决定。即，在本发明的第二、三实施例的线栅装置中，在大量生产的情况下也能够使上述间隔稳定并保持为一定的值，能够提高该线栅装置的成品率。另外，能够通过仅变更薄膜基板的厚度来变更应用的频带。进一步，聚合物薄膜使用环烯聚合物薄膜，但不限于此，只要是在太赫兹波带中介电损耗角正切小的薄膜，则能够使用由任一种材料构成的薄膜。另外，也可以将薄膜状的物质形成在金属薄板的面上来代替薄膜。例如，也可以通过在金属薄板的面上涂布或粘附预定的厚度的树脂等绝缘性物质，从而使金属薄板以预定间隔对置。
此外，在第一实施例的线栅装置中，纵向地形成缝隙，但当然也可以横向地形成，缝隙也可以与框体的边平行地形成在框体的大致整个区域中。
标号说明
1线栅装置，1a框体，1b缝隙，1c栅，1d电气壁，1e周期边界壁，2线栅装置，3线栅装置，10薄膜基板，10a～10e薄膜基板，11聚合物薄膜，12金属薄板，15周期边界壁，16电气壁，17周期边界壁，20薄膜基板，20a～20f薄膜基板，21聚合物薄膜，21a保持部，21b安装部，21c安装部，22金属薄板，22a～22f金属薄板，23第一切口部，24第二切口部，25第三切口部，26矩形切口部，27孔部，30薄膜基板层叠体，40按压板，41平板部，42第一切口部，43第二切口部，44第三切口部，46插通孔，50基台，51底部，52第一立设柱，53第二立设柱，54第三立设柱，55螺钉孔，60安装螺钉，101线栅用金属板，111纵条部，112横条部，113凸缘部。

Claims (2)

1.一种线栅装置，其特征在于，
通过层叠多片由矩形薄膜构成的薄膜基板而构成，所述矩形薄膜在一个面上形成有细长矩形的金属薄板，
在层叠了多片所述薄膜基板的状态下，所述金属薄板相互重叠地进行配置，由形成于各薄膜基板的所述金属薄板构成平行平板，通过所述平行平板构成作为太赫兹光的偏振器工作的线栅，
所述金属薄板的短边的宽度a设为1.0mm，所述薄膜基板的厚度d设为0.5μm～50μm，从而获得10-6等级的消光比，
所述线栅装置包括：
基台，其具有平板状的底部和从该底部的上表面竖立设置的多根立设柱；
薄膜基板层叠体，其层叠有多片所述薄膜基板，所述薄膜基板被切除了所述基台的所述立设柱的位置；以及
按压板，其具有平板状的平板部，在该平板部上切除了所述基台的所述立设柱的位置，
利用所述多根立设柱将所述薄膜基板层叠体位置匹配而收纳于所述基台，在该薄膜基板层叠体上载置所述按压板，在所述基台上螺纹接合有插通该按压板的螺钉。
2.一种作为太赫兹光的偏振器工作的线栅装置，所述太赫兹光的偏振器由导电性框体和缝隙构成，所述导电性框体设为具有预定纵深的长方体状，所述缝隙以平行于该框体的一边并贯通所述框体的方式形成有多个，
通过形成多个所述缝隙，在所述缝隙间形成多个栅，所述缝隙的宽度d设为50μm，所述框体的纵深a设为2.0mm，所述栅的宽度w设为50μm以下，从而获得10-6等级的消光比。
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